JPH05232405A

JPH05232405A - 光アイソレータ

Info

Publication number: JPH05232405A
Application number: JP6937492A
Authority: JP
Inventors: 孝祐 ▲高▼橋; Kosuke Takahashi; Yuuko Nishiyama; 猶子西山; Kazuhisa Harima; 和久播磨
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1992-02-20
Filing date: 1992-02-20
Publication date: 1993-09-10
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: JP2777851B2

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザモジュールの小型化を図りつつ、光の
結合効率向上を図ることのできる光アイソレータを提供
すること。【構成】軸方向に３分割された略同一外径からなる筒
状の第１〜第３のホルダ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ内に、
それぞれ偏光子１２，ファラデー回転子１４並びに検光
子１６を装着している。上記第１〜第３のホルダはステ
ンレス或いはアルミニウム等の金属で形成され、それら
各ホルダの内周面を出射側に向けて徐々に縮径するテー
パー面状に形成している。すなわち、各内周面は円錐台
状となっており、各ホルダの入射側，出射側の内径をそ
れぞれ順にａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６とする
と、ａ１＞ａ２，ａ３＞ａ４，ａ５＞ａ６となる。さら
に、それら各内周面は鏡面状態に加工している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、偏光子とファラデー回
転子と検光子をこの順序で配列した光アイソレータに関
するもので、より具体的にはそれら各光学部品を保持す
るホルダの形状の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】光アイソレータは、一方向への光の通過
は許容するが、逆方向への光の通過は阻止する機能をも
つ非可逆光デバイスであり、例えば半導体レーザを光源
とする光通信システムにおいてレーザ光が反射によって
光源側に戻るのを防止するため等に用いられている。

【０００３】そして、その基本的な構造としては、例え
ば図５に示すように軸方向に３分割された円筒状のホル
ダ１ａ，１ｂ，１ｃ内に、プリズムからなる偏光子２，
ファラデー回転子３並びに検光子４を配置している。そ
して、それら各光学部品２〜４は略同一径からなり、軸
心を一致させた状態で配列されている。なお、ホルダ１
ａ〜１ｃの外周囲には永久磁石５が装着されている。こ
れにより光アイソレータ６が形成される。さらに、実際
の使用に際しては、例えば図示するごとく光アイソレー
タ６の入射側にレーザ等の光源７を配置するとともに、
出射側に光ファイバー８を配置する。

【０００４】また、上記偏光子２と検光子４とは、偏波
面が４５度異なる向きで組み合わされており、さらに、
ファラデー回転子３は入射側から通過する光の偏波面を
所定方向に４５度回転させるようになっている。これに
より、入射側から通過する光はファラデー回転子３で４
５度回転されて検光子４の偏波面に一致するため通過す
るが、逆方向の光はファラデー回転子３の通過後の偏波
面が偏光子２と９０度異なるようにファラデー回転子３
で４５度回転されるため、通過することができない。こ
れによりアイソレータとして機能する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
アイソレータの小型化の要請にともない、各光学部品２
〜４の径も小さくなる。また、レーザといえども、広が
りをもつためその光束の径は光が進むにつれて大きくな
る。その結果、光源７から出射されるレーザの光束の径
より光学部品２〜４の径の方が小さくなり、光の有効利
用が図れなくなる。

【０００６】そこで、図示するごとく光源７と光アイソ
レータ６との間、並びに光ファイバーとの間にレンズ
９，９を挿入配置し、レーザ光を平行光線にしたり、さ
らには集光することにより光源７から出射された光のす
べてを光アイソレータ６の光学部品２〜４を通過させ、
有効利用を図るようにしたものもある。しかし、係る構
成の光アイソレータでは、レンズが必要となり、その分
大型化されてしまう。

【０００７】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、レーザモジュールの
小型化を図りつつ、光の結合効率の向上を図ることので
きる光アイソレータを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係る光アイソレータでは、筒状のホルダ
内にその入射側から順に偏光子，ファラデー回転子並び
に検光子を装着してなる光アイソレータであって、前記
ホルダの内周面に、出射側に向けて縮径するテーパー面
部を設けた。

【０００９】

【作用】光が、光アイソレータ内に入射する。すると、
一部は直接各光学素子を通過して出射する。しかし、光
の一部は偏光子に直接入射せずに光アイソレータの内周
面に照射する。すると、そこで全反射を行い進路が中央
に向けて曲げられて前進し、偏光子に入射する。そし
て、このように内周面で全反射を行い、集光しながら進
み出射する。

【００１０】一方、逆方向の光は、光アイソレータのホ
ルダの出射側の内径が小さくなっているため、その端面
で反射され光アイソレータ内に入り込みにくい。従っ
て、光学部品自身による光の逆進阻止機能に加え、上記
した構造上からくる機能を有するため、アイソレーショ
ンが向上する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る光アイソレータの好適な
実施例を添付図面を参照にして詳述する。図１は、本発
明に係る光アイソレータの第１実施例を示している。同
図に示すように、本例でも基本的な構成部品は上記した
従来のものと同様である。すなわち、軸方向に３分割さ
れた略同一外径からなる筒状の第１〜第３のホルダ１０
ａ，１０ｂ，１０ｃ内に、それぞれプリズムからなる板
状の偏光子１２，ファラデー回転子１４並びにプリズム
からなる検光子１６を装着している。そして、偏光子１
２と検光子１６の偏波面が４５度異なるような角度位置
に調整された各ホルダ１０ａ〜１０ｃを、円筒状の永久
磁石１８内に装着固定する。

【００１２】ここで本発明では、まず、上記第１〜第３
のホルダ１０ａ〜１０ｃをステンレス或いはアルミニウ
ム等の金属で形成している。そして、それら各ホルダ１
０ａ〜１０ｃの内周面を出射側に向けて徐々に縮径する
テーパー面状に形成している。すなわち、各内周面は円
錐台状となっており、各ホルダの入射側，出射側の内径
をそれぞれ順にａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６と
すると、ａ１＞ａ２，ａ３＞ａ４，ａ５＞ａ６となる。
さらに、それら各内周面は鏡面状態に加工している。

【００１３】さらに本例では、第１のホルダ１０ａの出
射側の径ａ２より、それに隣接する第２のホルダ１０ｂ
の入射側の径ａ３の方を大きくしている（但し、ａ３＜
ａ１）。同様に、第２のブロック１０ｂの出射側の径ａ
４より第３のホルダ１０ｃの入射側の径ａ５の方を大き
くしている（但し、ａ５＜ａ３）。

【００１４】これにより、隣接するホルダ間の接合部位
では、その内周面が拡大し、段差２０が形成される。ま
た、３つのホルダ１０ａ〜１０ｃ全体を見ると、その内
周面は入射側から出射側に向けて、一部段差２０を有す
るものの全体的に縮小していくようになっている。すな
わち、各ホルダ１０ａ〜１０ｃの各平均内径は、第１の
ホルダ１０ａより第２のホルダ１０ｂの方が小さく、ま
た、第２のホルダ１０ｂより第３のホルダ１０ｃの方が
小さくなっている。そして、このように平均内径が小さ
くなるのに合わせて装着する光学部品の径も小さくして
いる。すなわち、偏光子１２の径よりファラデー回転子
１４の径を小さくし、また、そのファラデー回転子１４
の径より検光子１６の径の方を小さくしている。

【００１５】なお、上記したホルダ内に光学部品１２，
１４，１６を装着するには、例えば同図（Ｂ）に示すよ
うに、第１のホルダ１０ａの軸方向中央位置にその側面
から内部空間に達する開口部１０ａ′を形成し、その開
口部１０ａ′内に矩形平板状のプリズム（偏光子１２）
を挿入固定する。そして、そのプリズムのうち内部空間
に露出した円形部分が偏光子１２として機能するように
なっている。なお、図示省略するが、その他の光学部品
１４，１６についても同様である。

【００１６】次ぎに、上記した実施例の作用について、
図２に基づいて説明する。まず、光源２２と光ファイバ
ー２４を図示するごとく本例における光アイソレータ２
６の両側所定位置に配置する。そして、光源２２から出
射されたレーザ光２８は広がりをもって進み、光アイソ
レータ２６内に入射される。すると、中央部分を進む光
２８ａは、各光学部品１２，１４，１６を直接通過しな
がら進みそのまま出射側に配置された光ファイバー２４
内に入射される。この点は従来と同様である。

【００１７】ところで、光源２２から出射された光の中
には、符合２８ｂで示すように偏光子１２の径より外に
広がり、係る偏光子１２に直接入射されないものもあ
る。しかし、係る光２８ｂは、第１のホルダ１０ａの内
周面に照射される。するとその内周面は、上述したごと
く金属で形成され、しかも鏡面状態となっていることか
ら、散乱等生じることなくそこにおいて全反射され偏光
子１２に入射される。

【００１８】また、符合２８ｃで示すように、偏光子１
２並びにファラデー回転子１４を直接通過した後、第２
のホルダ１０ｂの内周面に照射された場合には、そこに
おいて全反射された後検光子１６を通過され、光ファイ
バー２４に入射されることになる。このように、光源２
２から出射した光のほぼ全部が、直接、或いは所定のホ
ルダの内周面で１または複数回全反射を繰り返しながら
各光学部品１２，１４，１６を通過していく。しかも、
本例では、各ホルダ１０ａ〜１０ｃの内周面を出射側に
いくにしたがって縮径したテーパー面状としたため、全
反射を繰り返すごとに光が集光していく。よって、レン
ズなどを用いなくても光アイソレータ２６から出射され
た光２８は、集光され光束の径が小さくなっているた
め、そのまま光ファイバー２４に入射される。

【００１９】一方、光ファイバー２４からの戻り光２
８′は、光アイソレータ２６の入射口となる第３のホル
ダ１０ｃの出射側の径ａ６が非常に小さくなっているた
め、その戻り光２８′の一部は第３のホルダ１０ｃの端
面に照射され、そこにおいて反射されてしまい光アイソ
レータ２６内に入り込まない。従って、光学部品１２，
１４，１６自身による光の逆進阻止機能に加え、上記し
た構造上からくる機能を有するため、アイソレーション
が向上する。

【００２０】図３は、上記した実施例の使用態様の他の
例を示している。同図に示すように、この例では光源２
２と光アイソレータ２６の入射側との間、並びに光ファ
イバー２４と光アイソレータ２６との間に、それぞれレ
ンズ３０ａ，３０ｂを配置している。すなわち、本発明
では上述したごとくレンズを用いなくても光ファイバー
に入射させることができるが、本例のようにレンズ３０
ａ，３０ｂを配置するのを妨げるものではない。但し、
本発明では上述したごとく光源２２から出射された光
が、光アイソレータ２６内を出射側に向けて進むにつれ
て集光するため、出射側に配置したレンズ３０ｂは、焦
点距離の短いものを使用することがてきる。なお、入射
側に配置したレンズ３０ａは、平行光線又は集光光線を
出射するもので、上記レンズ３０ｂに比べるとその焦点
距離は長いものとなっている。

【００２１】そして、本例では上述したごとくレンズ３
０ｂに焦点距離の短いものを用いるようにしたため、た
とえレンズ３０ａ，３０ｂを配置するものであってもそ
の全長を短くすることができ、レーザモジュールの小型
化を図ることができる。

【００２２】また、戻り光の作用について考えると、た
とえ光学部品１６，１４，１２内を逆方向に進む光成分
２８″があったとしても、図中一点鎖線で示すように両
レンズ３０ａ，３０ｂの焦点距離の相違から（より具体
的にはレンズ３０ｂの焦点距離が短いことから）、光成
分２８″は広がりながら進み、光源２２に入射するのは
中央部分を進むごく僅かとなる。しかも、本来逆方向に
進む光は偏波面の角度の関係から偏光子１２にてその通
過を阻止されるため、係る偏光子１２を通過する光は、
光学部品の性能その他の理由により誤って通過してしま
うものでありその量は僅かである。そして、係る通過し
てしまう光は中央部分ほど少なく、周縁部分にいくにし
たがって多くなる。従って、上記した原理により周縁部
分を通過してしまう光は光源２２に入射されないため、
戻り光が光源２２に入射してしまう量は可及的に減少さ
れ、アイソレーションがさらに向上する。なお、その他
の構成並びに作用効果は上記した実施例と同様であるた
め、その詳細な説明は省略する。

【００２３】図４は、本発明に係る光アイソレーション
の第２実施例を示している。同図に示すように、この実
施例では上記した実施例と相違して、各光学部品１２，
１４，１６を保持するホルダ１０′を一体的に構成して
いる。すなわち、ホルダ１０′の内周面を、その入射側
から出射側に向けて一連の連続したテーパー面状に形成
している。なお、その他の構成並びに作用効果は上記し
た実施例と同様であるため、その詳細な説明は省略す
る。

【００２４】なお、上記した各実施例では、ホルダ１０
ａ〜１０ｃ，１０′を金属を用いて形成したが、本発明
はこれに限ることなく、空気より屈折率の大きな材質、
例えばガラス等を用いて形成するようにしても良い。但
し、ガラス等のみを用いて構成する場合には、内周面に
照射された光が全反射するように傾斜角度を適度に設定
する必要がある。また、このガラスを用いて形成した場
合にも、内周面での散乱等を防止するために鏡面状態に
したり、また、蒸着或いはメッキ処理等を行い内周面に
金属薄膜を付着させたりするのが望ましい。そして、こ
のようにガラス等を用いた場合には、例えば筒状体を製
造した後、それを軸方向に沿って２分割し、露出した内
周面に対して鏡面仕上げ等をした後、切断面同士を接合
することにより、比較的簡単に高精度の内周面を有する
ホルダを製造することができる。

【００２５】また、上記した第１実施例のように複数の
軸方向に分割された各ホルダ１０ａ〜１０ｃを、さらに
軸方向中央部（光学素子の装着部位）で２分割し、それ
ら２分割した部材間で各光学部品１２，１４，１６を挟
持させるようにしてもよい。

【００２６】さらに上記した第１実施例では、段差２０
を各ホルダ１２，１４，１６間に形成したが、いずれか
一方でも良いのはもちろんである。

【００２７】なおまた、上記した各実施例では、ホルダ
内周面をその入射側から出射側に向けてすべてをテーパ
ー面状に形成したが、本発明はこれに限ることなく入射
側端部，出射側端部或いは中間部位の所望位置に平行な
部分を設けても良い。さらには、レンズを設ける場合に
は、図３に示すように、入射側と出射側の両方に設ける
ことなく、出射側にのみ設けるようにしても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る光アイソレ
ータでは、光学部品を保持するホルダの内周面を、その
入射側より出射側の径を小さくしたため、光アイソレー
タ内に入射された光のうち、内周面に照射された光成分
は、そこにおいて全反射を生じ光学部品に入射する。よ
って、光源等から出射された光のほぼ全部が光アイソレ
ータから出射されるため、ファイバーとの結合効率が向
上する。

【００２９】また、そのように集光するため、レンズを
設けなくても良くなり、レーザモジュールの小型化が図
れる。さらに、たとえレンズを設けたとしても焦点距離
の小さなものを用いることが可能となり、やはり装置の
小型化を図ることができる。

【００３０】また、同様の理由から、出射側に位置する
光学素子の小型化も図ることができ、コストの低下を図
ることもできる。さらに、ホルダの出射側の径が小さく
なるため、戻り光が光アイソレータ内部に入射しにくく
なるので、アイソレーションが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光アイソレータの第１実施例を示
す図である。

【図２】第１実施例の光アイソレータの使用態様の一例
を示す図である。

【図３】第１実施例の光アイソレータの使用態様の他の
例を示す図である。

【図４】本発明に係る光アイソレータの第２実施例を示
す図である。

【図５】従来の光アイソレータの一例を示す図である。

【符号の説明】

１０ａ〜１０ｃ第１〜第３のホルダ１２偏光子１４ファラデー回転子１６検光子ａ１〜ａ６各ホルダの内周面の径

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状のホルダ内にその入射側から順に偏
光子，ファラデー回転子並びに検光子を装着してなる光
アイソレータにおいて、前記ホルダの内周面に、出射側に向けて縮径されたテー
パー面部を設けたことを特徴とする光アイソレータ。
【請求項２】前記テーパー面部が前記ホルダの入射側
から出射側にわたり連続的に形成されていることを特徴
とする請求項１に記載の光アイソレータ。
【請求項３】前記ホルダが軸方向に複数に分割形成さ
れており、それら分割形成された各ホルダの内周面にそ
れぞれテーパー面部を形成し、かつ、少なくとも１つの
隣接するホルダの接合端部では出射側に位置するホルダ
の内径の方を大きくしたことを特徴とする請求項１に記
載の光アイソレータ。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の光アイ
ソレータの出射側所定位置に集光レンズを配設してなる
ことを特徴とする光アイソレータ。
【請求項５】請求項４に記載の光アイソレータの入射
側所定位置にレンズを配設するとともに、前記レンズの
焦点距離より前記集光レンズの焦点距離を短くしたこと
を特徴とする光アイソレータ。